一种高精密楔形压力检测设备的制作方法

本发明涉及一种高精密楔形压力检测设备，主要用于测试金属材料楔压强度，属于试验机技术领域。

背景技术：

抗拉强度是材料的一个重要性能指标。由于众多拉伸试验因标准要求试样尺寸和成品几何形状问题，取样无法在成品上获得，由此造成试样材料与成品之间存在差异，不能精确表达成品材料是否满足质量要求。由此采用楔压试验方法。这种试验方法是在静止的工艺上用的断裂试验，与抗拉强度测试相似。在专用的装置上安装两块楔子，试样夹在两块楔子的中间，作用在楔子的上下压力使试样断裂，这种作用在试样单位面积上的最大断裂力就是楔压强度。楔压强度避免了抗拉强度试验中试样所反映的性能不能代表成品件材料性能的情况，同时也不需要人工专门加工拉伸试样，节约了能源和原材料，同时比其他间接的方法更加准确。最后利用楔压强度与抗拉强度之间的换算关系，取得抗拉强度数值。楔形压力检测设备是利用以上原理设计的试验设备。

公开号为cn104990798a，名称为一种针对脆性材料楔压强度的试验装置及方法的中国专利，其中公开了一种针对脆性材料楔压强度的试验装置，其包括机架、设置在机架上的工作台、试验样块支架、驱动装置、测力传感系统、上楔形压头和下楔形压头，试验样块支架设置在工作台上侧，上楔形压头和下楔形压头分别设置在试验样块支架的上下两侧，驱动装置能够驱动上楔形压头和/或下楔形压头，测力传感系统与上楔形压头和/或下楔形压头连接，驱动装置包括可调速电机和驱动轴，可调速电机通过传动装置与驱动轴连接，驱动轴用于驱动下楔形压头向上运动施加试验力。该文献中并没有公开具体的设备结构。该试验装置存在传动精度低、试验精度低等缺陷，影响试样测试结果。此外，该试验装置还存在上下楔压刀刃平行度难以保证及试样放置位置不准确、试样无预压力影响测试等缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种试验精度高的高精密楔形压力检测设备。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种高精密楔形压力检测设备，其特征是：包括机架、施力机构、力值测控装置、安全限位机构，所述机架包括由下至上依次设置的底板、工作台板、上横梁，所述底板和所述工作台板之间通过四根支撑柱固定连接，所述工作台板和所述上横梁之间通过四根大立柱固定连接，所述施力机构包括传动轴、中横梁、工装夹具、驱动机构，所述传动轴竖向设置在机架内并上端穿过所述工作台板，所述传动轴带有外螺纹，在所述工作台板的下部固定安装有轴承座，所述轴承座内通过轴承安装有可转动的一级次带轮，所述一级次带轮的内孔带有内螺纹，所述一级次带轮与所述传动轴通过螺纹连接在一起，所述传动轴的下端设置有与其配合的定心滑套，所述传动轴上端通过转接板与所述中横梁连接，所述中横梁上部连接所述工装夹具，所述工装夹具上设置有下楔形压块，在所述上横梁和所述工作台板之间设置有两根直线光轴，所述中横梁可动地与所述直线光轴连接，所述驱动机构安装在所述底板上，其通过同步带与所述一级次带轮连接，所述力值测控装置对应设置于所述工装夹具的上方，其包括负荷传感器、上压连接座、上楔形压块，所述负荷传感器设置于所述上横梁的上部，所述上压连接座的上端与所述负荷传感器连接，所述上压连接座的下端穿过所述上横梁并通过楔压块挂板连接所述上楔形压块，所述上楔形压块与所述下楔形压块相对设置，所述安全限位机构包括限位滑动杆、设置在所述限位滑动杆上的多个挡环、微动开关，所述限位滑动杆由上至下依次穿过上横梁、中横梁、工作台板，所述限位滑动杆上下可动地与所述上横梁、中横梁、工作台板连接，在所述限位滑动杆上对应所述中横梁的上部和下部分别固定设有一个所述挡环，在所述工作台板下部的所述限位滑动杆上也固定设置有两个所述挡环，在该两个挡环侧方对应设置有所述微动开关。

本发明工作时，试样放置于工装夹具上，驱动机构通过同步带带动一级次带轮转动，并通过一级次带轮带动传动轴向上移动，传动轴通过转接板推动中横梁向上移动，当试样与上楔形压块接触，产生压力，压力通过上压连接座传递给负荷传感器，并产生力值信号，试样断裂或达到要求力值时完成试验。安全限位机构用于实现设备限位保护功能：当中横梁上下移动时，到达限定位置时会推动挡环，此时限位滑动杆会向上或向下移动，位于工作台板下方的挡环会触碰微动开关，微动开关产生电信号送入电控系统，实现设备限位保护功能。

进一步的，所述驱动机构为由伺服电机驱动的涡轮蜗杆减速机。涡轮蜗杆传动机构，结构紧凑，传动效率高，传动精度高，有利于提高测试精度。

进一步的，所述工装夹具包括定位盘、下楔形支撑座、试样支撑托板，所述下楔形支撑座固定安装在所述定位盘上部，所述下楔形压块安装在所述下楔形支撑座上，所述试样支撑托板通过试样托板调节柱可动地安装在所述下楔形支撑座上部，所述试样托板调节柱上套装有顶紧弹簧，所述试样支撑托板上设置有可将所述下楔形压块的工作端露出的孔，所述定位盘与所述中横梁连接。该工装夹具试样放置简单，可极大简化试样放置操作的复杂要求，同时可保证试样放置定位准确预压力10n以下。

进一步的，为保证测试安全，所述工装夹具外部设置有防护环套。

进一步的，在所述工作台板与所述中横梁之间的传动轴外部设置有防护套。通过防护套可对传动部分进行防护。

进一步的，为便于限位滑动杆复位，在所述限位滑动杆上部固定设置有一个所述挡环，在该挡环与上横梁之间的所述限位滑动杆上设置有复位弹簧，在所述工作台板下部的挡环与工作台板之间的所述限位滑动杆上也设置有复位弹簧。

进一步的，为保证上下刀刃的平行度要求，消除压缩测量干扰因素，所述楔压块挂板与所述上压连接座活动连接，在所述上楔形压块的两侧分别设置有一个楔形压块拉紧弹簧，所述楔形压块拉紧弹簧的一端与所述上压连接座连接，其另一端与所述楔压块挂板连接。

本发明的有益效果是：本发明结构设计可靠，试验精度高，可解决众多产品因取样困难带来的材料性能检测不准确的问题。本发明利用楔压刀刃的几何形状尺寸精度保证刀刃与被测样品的接触面积要求，通过采用四柱支撑结构、直线光轴导向结构，可保证设备整体刚性，保证导向精度，通过采用特殊设计的施力机构、力值测控装置，可保证传动精度和测试精度，提高试验精度，通过设置特殊设计的安全限位机构，可保证设备工作安全可靠性。同时，本发明结构紧凑小巧，可桌面使用，省去设备安装问题，同时省去购买较大设备带来的较高成本。此外，本发明通过采用可调式刀刃固定工装，可保证上下刀刃的平行度要求，消除压缩测量干扰因素，通过采用可调节自复位式的工装夹具，可简化试样放置操作，同时保证试样放置定位准确预压力10n以下，通过采用涡轮蜗杆传动系统，结构紧凑，高传动效率，高传动精度。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的主视示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1的俯视图；

图中，1、调平地脚；2、底板；3、支撑柱；4、轴承座；5、微动开关；6、复位弹簧；7、工作台板；8、大立柱；9、直线光轴；10、防护环套；11、复位弹簧；13、挡环；14、限位滑动杆；15、试样支撑托板；16、负荷传感器；17、防转卡环；18、上压连接座；19、上横梁；20、楔压块挂板；21、楔形压块拉紧弹簧；22、上楔形压块；23、试样托板调节柱；24、顶紧弹簧；25、下楔形压块；26、下楔形支撑座；27、定位盘；28、中横梁；29、导向滑套；30、转接板；31、防护套；32；伺服电机；33、同步带；34、减速机涨紧板；35、涡轮蜗杆减速机；36、定心滑套；37、传动轴；38、一级次带轮。

具体实施方式

下面通过非限定性的实施例并结合附图对本发明作进一步的说明：

如附图所示，一种高精密楔形压力检测设备，其包括机架、施力机构、力值测控装置、安全限位机构。所述机架包括由下至上依次设置的底板2、工作台板7、上横梁19，所述底板2和所述工作台板7之间通过四根支撑柱3固定连接，所述工作台板7和所述上横梁19之间通过四根大立柱8固定连接，底板2、支撑柱3、工作台板7、大立柱8、上横梁19组成主机框架。在底板2底部设置有调平地脚1，用于调节水平。所述施力机构包括传动轴37、中横梁28、工装夹具、驱动机构，所述传动轴37竖向设置在机架内并上端穿过所述工作台板7，传动轴37带有外螺纹，在工作台板7的下部固定安装有轴承座4，所述轴承座4内通过轴承安装有可转动的一级次带轮38，所述一级次带轮38的内孔带有内螺纹，所述一级次带轮38与所述传动轴37通过螺纹连接在一起，在传动轴37的下端设置有与其滑动配合的定心滑套36，定心滑套36同轴固定在轴承座4下端。所述传动轴37的上端与转接板30固定连接，转接板30的上端与所述中横梁28下部固定连接，所述中横梁28上部连接所述工装夹具，所述工装夹具上设置有下楔形压块25。本实施例中，所述工装夹具包括定位盘27、下楔形支撑座26、试样支撑托板15，所述下楔形支撑座26固定安装在所述定位盘27上部，所述下楔形压块25安装在所述下楔形支撑座26上,所述下楔形支撑座26上在下楔形压块25两侧分别设置有试样托板调节柱23，所述试样托板调节柱23设置在下楔形支撑座26上的孔内，所述试样托板调节柱23的下端与下楔形支撑座26螺纹连接，所述试样支撑托板15通过试样托板调节柱23可动地安装在所述下楔形支撑座26上部，所述试样托板调节柱23上套装有顶紧弹簧24，顶紧弹簧24位于试样支撑托板15下部，所述试样支撑托板15上设置有可将所述下楔形压块25的工作端露出的孔，所述定位盘27与所述中横梁28连接。所述工装夹具外部还设置有防护环套10。在所述上横梁19和所述工作台板7之间设置有两根直线光轴9，所述中横梁28通过导向滑套29可动地与所述直线光轴9连接。在所述工作台板7与所述中横梁28之间的传动轴37外部设置有防护套31。所述驱动机构安装在所述底板2上，本实施例中，驱动机构为由伺服电机32驱动的涡轮蜗杆减速机35，涡轮蜗杆减速机35输出轴上安装有皮带轮，涡轮蜗杆减速机35输出轴上的皮带轮通过同步带33与所述一级次带轮38连接。所述力值测控装置对应设置于所述工装夹具的上方，其包括负荷传感器16、上压连接座18、上楔形压块22，所述负荷传感器16设置于所述上横梁19的上部，所述上压连接座18的上端与所述负荷传感器16连接，并在连接部位设置有防转卡环17，所述上压连接座18的下端穿过所述上横梁19位于所述上横梁19的下部，所述上压连接座18通过楔压块挂板20连接所述上楔形压块22，所述上楔形压块22与所述下楔形压块25相对设置。本实施例中，所述楔压块挂板20与所述上压连接座18活动连接，在所述上楔形压块22的两侧分别设置有一个楔形压块拉紧弹簧21，两个楔形压块拉紧弹簧21均一端与所述上压连接座18连接，另一端与所述楔压块挂板20连接。所述安全限位机构包括限位滑动杆14、设置在所述限位滑动杆14上的多个挡环13、微动开关5，所述限位滑动杆14由上至下依次穿过上横梁19、中横梁28、工作台板7，所述限位滑动杆14上下可动地与所述上横梁19、中横梁28、工作台板7连接，在所述限位滑动杆14上对应所述中横梁28的上部和下部分别固定设有一个所述挡环13，在所述工作台板7下部的所述限位滑动杆14上也固定设置有两个所述挡环13，在该两个挡环13侧方对应设置有所述微动开关5。在所述限位滑动杆14上部固定设置有一个所述挡环13，在该挡环13与上横梁19之间的限位滑动杆14上设置有复位弹簧11，在工作台板7下部的挡环13与工作台板7之间的限位滑动杆14上也设置有复位弹簧11，各挡环13均通过紧定螺钉固定在限位滑动杆14上。本发明通过控制系统进行控制。

本发明试验时使用的试样为具有一定厚度的矩形试样片，具有试验用试样尺寸小，取样方便的优势和特点。本发明工作时，放置于试样支撑托板15上，试样支撑托板15通过顶紧弹簧24压紧于试样托板调节柱23的定位台，并带有一定的压紧力，为试样提供预紧力；控制系统通过伺服电机32驱动涡轮蜗杆减速机35，通过同步带33和一级次带轮38，降低转速并驱动传动轴37，传动轴37通过转接板30推动中横梁28向上移动，中横梁28向上移动推动定位盘27、下楔形支撑座26向上移动，当试样与上楔形压块22接触，产生压力，压力通过上压连接座18传递给负荷传感器16，并产生力值信号，试样断裂或达到要求力值时完成试验。安全限位机构用于实现设备限位保护功能：当中横梁28上下移动时，到达限定位置时会推动位于中横梁28上/下的挡环13，此时限位滑动杆14会向上或向下移动，位于工作台板7下方的挡环13会触碰微动开关5，微动开关5产生电信号送入电控系统，实现设备限位保护功能。测得的试验数据，利用包含有楔压强度与抗拉强度换算经验参数数据库的测控系统可对多种材料的楔压强度自动进行对比换算。

本发明为桌面形式结构，适用于各大生产企业、教育部门、研究机构的实验室、理化实验室、质量检验部门、流水线检测工段等。

本实施例中的其他部分均为现有技术，在此不再赘述。